一种割胶机及割胶方法与流程

1.本发明涉及农业机械领域，具体的说涉及该领域中的一种用于橡胶树树皮切割的割胶机及割胶方法。


背景技术：

2.自从人类发现可以从橡胶树采集天然橡胶以来，使橡胶树皮形成流胶滑道的方法，始终是人工手持割胶刀切割；虽然近代开始有电动割胶刀出现，但是仍然需要人工手持操作。
3.中国发明专利申请cn104429813a公开了一种割胶机，包括绑树固定架和分别安装于绑树固定架上下两端的两个环形行星齿轮外壳，两行星齿轮外壳之间设置矢量移动刀架总成；矢量移动刀架总成上设置齿轮轴，矢量移动刀架总成内设置马达和带齿轮齿条的割胶刀架；割胶刀架内设置割胶刀总成，割胶刀总成的顶端连接丝杠，转动丝杠可使割胶刀总成在割胶刀架内上下移动。这种割胶机的环形行星齿轮外壳形状固定，无法根据橡胶树干的粗细进行调整，如果橡胶树干较细，割胶刀总成与橡胶树干之间的力臂较长，割胶费力且效果较差；割胶刀架采用齿轮齿条的传动方式，故障率高且安装麻烦；此外，这种割胶机的刀头位置固定，而橡胶树皮的表面不规则，这样的结构使该割胶机在割胶过程中，不但割不到橡胶树皮的表面凹陷部位，而且容易被橡胶树皮的表面凸起部位卡住，不能很好的解决不规则橡胶树皮表面的连续切割问题。
4.中国发明专利申请cn111972251a公开了一种割胶机及割胶方法，该专利申请中公开的割胶机采用二个电机才能完成全自动割胶全过程，其中一个电机用于机器双向移位运行，一个电机用于机械臂自动切割树木表层；在现实中使用时耗电大、产品成本高、工艺繁琐、结构复杂；二是机器移位时通过下导轨带动上导轨运行，实际运行时可能会导致不稳定和不协调的问题；三是推进式割胶阻力大,消耗电能多。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题，就是提供一种低成本、稳定性好能够稳定均匀进行切割的割胶机及割胶方法。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种割胶机，其改进之处在于：所述的割胶机包括上、下两条可变形导轨，在可变形导轨内壁设置凸爪，可变形导轨外壁侧设置齿牙；所述的割胶机还包括纵向导轨，纵向导轨的两端分别固定连接上、下车载架，上、下车载架上均设置内凹槽和限位销，上、下两条可变形导轨分别插入上、下车载架的内凹槽中，使上、下车载架内的导轨传动齿轮与可变形导轨外壁上的齿牙相啮合，且限位销跨靠在可变形导轨的内壁一侧；此外还在上、下车载架之间设置可旋转的丝杠和方型传动轴，在上车载架内腔安装为马达提供动力的电源以及控制马达工作的pcb板，刀架总成套装在纵向导轨、丝杠以及方型传动轴上，马达设置在刀架总成内腔，马达两端各有一个输出轴，其中，输出轴ⅰ输出的动力通过与主动齿配合的动力轴
组带动刀盘组件旋转；输出轴ⅱ通过传动齿轮组和双联齿将动力输出至双离合组件和换向齿轮；其中双离合组件将动力传动至与直线位移滑块内螺纹配合的从动螺杆以控制刀杆，而换向齿轮带动方型传动轴旋转，将动力传动至上车载架内的延时机构，延时机构通过传动齿轮将动力传至丝杠端齿从而带动丝杠旋转，丝杠端齿通过过渡齿轮与导轨传动齿轮啮合同步带动上、下车载架内的导轨传动齿轮沿上、下可变形导轨外壁的齿牙运动。
7.进一步的，所述的上、下车载架之间还固定连接有固定杆。
8.进一步的，所述可变形导轨外壁齿牙下部设置有支撑平面。
9.进一步的，所述换向齿轮为冠齿轮。
10.进一步的，所述动力轴组为同轴双头锥齿轮。
11.进一步的，所述的延时机构为同轴双齿轮结构，其中延时齿轮内孔设置有延时凸面，传动齿轮ⅱ的表面上设置有与延时凸面配合的凸块。
12.进一步的，所述的双离合组件由同轴的传动齿轮ⅲ和扇形齿组成，其中扇形齿内部设置动力扭簧，在扇形齿内孔上设置动力拨叉与传动齿轮ⅲ配合，从而带动传动齿轮ⅲ。
13.进一步的，动力拨叉为两侧平行的杆状结构，与扇形齿内孔形成角度间隙。
14.进一步的，刀盘组件包括旋转刀盘和通过压板固定在旋转刀盘上的切割刀片。
15.进一步的，旋转刀盘上还设置有挡板。
16.进一步的，所述的刀架总成的一端通过螺母套装在丝杠上，另一端通过方型传动轴套和滑套穿过方型传动轴和纵向导轨，刀架总成可沿方型传动轴及纵向导轨上下滑动，拉簧的一端与直线位移滑块固定连接，另一端和刀杆一端铰接，刀杆另一端与刀盘组件铰接；与刀架总成固定连接的转动锁块通过内螺母与丝杠配合，转动锁块一端为棘轮结构，在直线位移滑块上设置可弹棘爪。
17.一种割胶方法，使用上述的割胶机，其特征在于，包括如下步骤：（1）固定：把割胶机的上、下两条可变形导轨箍在橡胶树上，用收紧带将可变形导轨的两端拉紧，使割胶机固定在橡胶树干上；（2）放刀：马达在pcb板的控制下正向启动，马达输出轴ⅰ输出的动力通过与主动齿配合的动力轴组带动刀盘组件旋转；马达输出轴ⅱ通过传动齿轮组和双联齿将动力输出至双离合组件和换向齿轮；其中双联齿的大齿端与双离合组件啮合将动力传动至与直线位移滑块内螺纹配合的从动螺杆，从动螺杆旋转从而推出直线位移滑块，刀杆在拉簧的作用下伸出使得旋转刀盘靠近橡胶树皮；双联齿的小齿端与换向齿轮啮合带动方型传动轴旋转，将动力传输至上车载架内的延时机构，延时机构上的延时齿轮转动，传动齿轮ⅱ不动，直到放刀过程完毕，双离合组件空载；（3）割胶：延时齿轮延时完毕，开始带动传动齿轮ⅱ一起旋转，由于传动齿轮ⅱ通过传动齿轮ⅰ与上车载架内的丝杠端齿配合从而带动丝杠旋转，刀架总成自下而上运动，且上、下车载架丝杠端齿通过过渡齿轮与导轨传动齿轮啮合同步带动上、下车载架内的导轨传动齿轮沿上、下可变形导轨外壁的齿牙自右向左运动，两种运动轨迹矢量叠加形成从右下到左上的螺旋割胶过程；（4）收刀：一个切割行程结束后，马达在pcb板的控制下反向启动，马达输出轴ⅰ输出的动力通过与主动齿配合的动力轴组带动刀盘组件反向旋转；马达输出轴ⅱ通过传动齿轮组和双联齿将动力输出至双离合组件和换向齿轮；其中双联齿的大齿端与双离合组件啮
合将动力传动至与直线位移滑块内螺纹配合的从动螺杆，从动螺杆反向旋转从而拉回直线位移滑块，刀杆在拉簧的作用下收回使得旋转刀盘远离橡胶树皮，直线位移滑块拉回过程中，直线位移滑块上的可弹棘爪拨动转动锁块棘轮结构上一个齿，转动锁块带动整个刀架总成沿丝杠下移一个切割单位；双联齿的小齿端与换向齿轮啮合带动方型传动轴反向旋转，将动力传输至上车载架内的延时机构，延时机构上的延时齿轮反向转动，传动齿轮ⅱ不动，直到收刀过程完毕，双离合组件空载；（5）回程：延时齿轮延时完毕，开始带动传动齿轮ⅱ一起反向旋转，由于传动齿轮ⅱ通过传动齿轮ⅰ与上车载架内的丝杠端齿啮合从而带动丝杠反向旋转，刀架总成自上而下运动，且上、下车载架内的丝杠端齿通过过渡齿轮与导轨传动齿轮啮合同步带动上、下车载架内的导轨传动齿轮沿上、下可变形导轨外壁的齿牙自左向右运动，两种运动轨迹矢量叠加形成从左上到右下的螺旋回程；（6）重复上述步骤（2）—（5），直至整个割胶过程结束。
18.进一步的，步骤（2）放刀过程时长等于延时齿轮延时时长，步骤（4）收刀过程时长等于延时齿轮反向延时时长。
19.本发明的有益效果是：本发明所公开的割胶机通过使用可变形导轨为abs、pp-r、pp或pc材质，适用不同粗细形状的树干，与收紧带一起配合，就能将整个割胶机牢固的固定在树干上，既起到固定割胶机的作用，又起到传动作用。可变形导轨内壁的凸爪则有利于导轨抓紧树干表面。
20.本发明所公开的割胶机，使用一个马达控制所有动作的方式，大大节约了成本，通过把主体元器件全部安放在上车载架和刀架总成内部，当上车载架和刀架总成端盖密封后，即可避免割胶机户外工作日晒雨淋可能引起的机器故障的问题，实用性和工作效率有很大提高。
21.本发明所公开的割胶机，通过设置扇形齿双离合组件控制收放刀动作；具体的说，扇形齿有齿部分与双联齿大齿端啮合传动从而带动从动螺杆正转和反转，将直线位移滑块推出和拉回的过程即是放刀和收刀的过程，扇形齿空载的时候，传动齿轮ⅲ无法带动从动螺杆转动。而在放刀和收刀的过程中，不进行矢量叠加的行程，通过设置延时机构解决了放刀之后才开始切割，收刀之后再回程的不同步时间差问题。
22.另外，在收刀过程中，也就是直线位移滑块在拉回过程中，的可弹棘爪拨动转动锁块下部的棘轮结构使得整个刀架总成下调一个工作单位，可以根据具体需求设置棘轮结构上的齿数和齿的位置，反之，在放刀过程中，由于棘轮结构的单向性，可弹棘爪不能拨动转动锁块的齿。
23.本发明所公开的割胶机，马达两个方向设置两个输出轴,通过采用旋转刀盘结构，在马达输出轴ⅰ带动下进行旋转式切削的方式，减小了切削阻力，可以有效地避免机器在工作中的功率损耗，且可以去除树上的残余胶线，降低工人的工作时间，改善工人的劳动强度，提高其工作的效率。
24.本发明所公开的割胶方法，通过一个电机即可完成从右下到左上的矢量叠加割胶过程以及从左上到右下的矢量叠加回程过程，符合橡胶树的割胶规律，且在收刀的同时完成刀架总成的位置下移，简便快捷。
25.本发明公开的割胶机，不仅可以用于切割橡胶树皮，亦可用于漆树割漆、松脂采集
等树木上的汁（乳胶）采集领域。
附图说明
26.图1是本发明实施例1所公开的割胶机的结构示意图i；图2是本发明实施例1所公开的割胶机的部分结构示意图ii；图3是本发明实施例1所公开的割胶机上车载架舱内的结构意图；图4是本发明实施例1所公开的割胶机上车载架舱内的结构意图；图5是本发明实施例1所公开的割胶机下车载架舱内的结构意图；图6是本发明实施例1所公开的割胶机中刀架总成的部分结构示意图i；图7是本发明实施例1所公开的割胶机中刀架总成的部分结构示意图ii；图8a和图8b是本发明实施例1所公开的割胶机中双离合组件的结构分解示意图；图9a和图9b是本发明实施例1所公开的割胶机中延时机构的结构分解示意图；图10是本发明实施例1所公开的割胶机中转动锁块部分的结构示意图。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.实施例1，如图1-5所示，本实施例公开了一种割胶机所述的割胶机包括上、下两条可变形导轨2，可变形导轨2环抱在树1上，在可变形导轨2内壁设置凸爪3，可变形导轨外壁侧设置齿牙4，齿牙下部可以设置有支撑平面23；割胶机本体还包括上下两端分别固定连接在上、下车载架（上车载架6，下车载架7）上的纵向导轨5，该纵向导轨5可以为铝型材，轻便不生锈材质，在上、下车载架之间还可以固定连接起辅助支撑作用的固定杆21，固定杆21安装在上、下车载架上的固定杆连接孔22内。上、下车载架上均设置内凹槽和限位销8，上、下两条可变形导轨2分别插入上、下车载架的内凹槽中，使上、下车载架内的导轨传动齿轮9与可变形导轨2外壁上的齿牙4相啮合，且限位销8跨靠在可变形导轨2的内壁一侧；此外还在上、下车载架之间设置可旋转的丝杠10和方型传动轴11，打开上车载架端盖15，在上车载架内腔设置马达提供动力的电池13以及控制马达工作pcb板14，刀架总成32套装在纵向导轨5、丝杠10以及方型传动轴11上，马达12设置在刀架总成32内腔，马达12两端各有一个输出轴，其中，输出轴ⅰ47输出的动力通过主动齿42传至动力轴组44，从而带动刀盘组件旋转，本实施例中的动力轴组44为同轴的双头锥齿轮结构；输出轴ⅱ45通过传动齿轮组和双联齿46将动力输出至双离合组件16和换向齿轮，此处与双联齿46 的小齿端啮合换向齿轮为冠齿轮41；与双离合组件16啮合的是双联齿46的大齿端。其中双离合组件16将动力传动至与直线位移滑块34内螺纹配合的从动螺杆35以控制刀杆37，而冠齿轮41带动方型传动轴11旋转，将动力传动至上车载架6内的延时机构18，延时机构18通过传动齿轮ⅰ20将动力传至丝杠端齿19从而带动丝杠10旋转，丝杠端齿19通过过渡齿轮50与导轨传动齿轮9啮合同步带动上、下车载架内的导轨传动齿轮9沿上、下可变形导轨外壁的齿牙4运动。
29.参看图4、图9a和图9b本实施例公开的延时机构为同轴的双齿轮结构，其中延时齿轮24内孔设置有延时凸面25，传动齿轮ⅱ26的表面上设置有与延时凸面25配合的凸块27，
本实施例中的延时齿轮与上车载架内的方型传动轴卡套17均套装在方形传动轴11上。
30.参看图4、图8a和图8b本实施例公开的双离合组件由同轴的传动齿轮ⅲ28和扇形齿29组成，其中扇形齿29内部设置动力扭簧30，在扇形齿29内孔上设置动力拨叉31与传动齿轮ⅲ28配合，从而带动传动齿轮ⅲ28，该动力拨叉31为两侧平行的杆状结构，与扇形齿29内孔形成角度间隙。其中扇形齿29正转或反转均带动传动齿轮ⅲ28，传动齿轮ⅲ28将动力传动至与直线位移滑块34内螺纹配合的从动螺杆35通过推出或拉回直线位移滑块34以控制刀杆，实现放刀或收刀的动作。每当扇形齿29和与之啮合齿轮传动至最后一个齿 ，动力扭簧30都可扇形齿29保持回位不脱齿，以便下一次啮合传动。而动力拨叉31的设置可减轻动力扭簧28对扇形齿29回位时产生的应力。
31.参看图6,图7，图10本实施例公开的的刀架总成32的一端通过螺母套装在丝杠10上，另一端通过方型传动轴套和滑套33穿过方型传动轴11和纵向导轨5，刀架总成32可沿方型传动轴11及纵向导轨5上下滑动，拉簧36的一端与直线位移滑块34固定连接，另一端和刀杆37一端铰接，刀杆37另一端与刀盘组件铰接，刀盘组件包括旋转刀盘48和通过压板固定在旋转刀盘48上的切割刀片40，旋转刀盘48上还设置有防止切割时碎屑乱飞的挡板49；与刀架总成32固定连接的转动锁块38通过内螺母与丝杠10配合，转动锁块38一端为棘轮结构，在直线位移滑块34上设置可弹棘爪39。
32.本实施例还公开了一种割胶方法，包括如下步骤：（1）固定：把割胶机的上、下两条可变形导轨2箍在橡胶树1上，用收紧带将可变形导轨2的两端拉紧，使割胶机固定在橡胶树干上；（2）放刀：马达12在pcb板14的控制下正向启动，马达输出轴ⅰ47输出的动力通过与主动齿42配合的动力轴组44带动刀盘组件旋转；马达输出轴ⅱ45通过传动齿轮组和双联齿46将动力输出至双离合组件16和冠齿轮41；其中双联齿46的大齿端与双离合组件16啮合将动力传动至与直线位移滑块34内螺纹配合的从动螺杆35，从动螺杆35旋转从而推出直线位移滑块34，刀杆37在拉簧36的作用下伸出使得旋转刀盘靠近橡胶树皮；双联齿46的小齿端与冠齿轮41啮合带动方型传动轴11旋转，将动力传输至上车载架6内的延时机构18，延时机构18上的延时齿轮24转动，传动齿轮ⅱ26不动，直到放刀过程完毕，双离合组件空载，且放刀过程时长恰好等于延时机构所延时长；（3）割胶：延时齿轮24延时完毕，开始带动传动齿轮ⅱ26一起旋转，由于传动齿轮ⅱ26通过传动齿轮ⅰ20与上车载架内的丝杠端齿19啮合从而带动丝杠10旋转，刀架总成32自下而上运动，且上、下车载架内丝杠端齿19通过过渡齿轮50与导轨传动齿轮9啮合同步带动上、下车载架内的导轨传动齿轮9沿上、下可变形导轨外壁的齿牙4自右向左运动，两种运动轨迹矢量叠加形成从右下到左上的螺旋割胶过程；（4）收刀：一个切割行程结束后，马达12在pcb板14的控制下反向启动，马达输出轴ⅰ47输出的动力通过与主动齿42配合的动力轴组带动刀盘组件反向旋转；马达输出轴ⅱ45通过传动齿轮组和双联齿46将动力输出至双离合组件16和冠齿轮41；其中双联齿46的大齿端与双离合组件16啮合将动力传动至与直线位移滑块34内螺纹配合的从动螺杆35，从动螺杆35反向旋转从而拉回直线位移滑块34，刀杆37在拉簧16的作用下收回使得旋转刀盘远离橡胶树皮，直线位移滑块34拉回过程中，直线位移滑块34上的可弹棘爪39拨动转动锁块38棘轮结构上一个齿，转动锁块38带动整个刀架总成32沿丝杠10下移一个切割单位；双联齿
46的小齿端与换冠齿轮41啮合带动方型传动轴11反向旋转，将动力传输至上车载架6内的延时机构18，延时机构18上的延时齿轮24反向转动，传动齿轮ⅱ26不动，直到收刀过程完毕，双离合组件16空载，且收刀过程时长恰好等于延时机构所延时长；（5）回程：延时齿轮24延时完毕，开始带动传动齿轮ⅱ26一起反向旋转，由于传动齿轮ⅱ26通过传动齿轮ⅰ20与上车载架内的丝杠端齿19啮合从而带动丝杠10反向旋转，刀架总成32自上而下运动，且上、下车载架内的丝杠端齿19通过过渡齿轮50与导轨传动齿轮9啮合同步带动上、下车载架内的导轨传动齿轮9沿上、下可变形导轨外壁的齿牙4自左向右运动，两种运动轨迹矢量叠加形成从左上到右下的螺旋回程；（6）重复上述步骤（2）—（5），直至整个割胶过程结束。